一种应用耦合集成磁路的开关变流器优化设计

为进一步优化开关变流器电路拓扑结构、降低电路成本、降低开关变流器次级电路的输出电流和电压纹波,提出了采用互感电路拓扑结构的开关变流器设计新方法,并针对进一步减小变流器磁性器件体积、重量和损耗的问题研究了集成磁技术,即把开关变流器中所有主要磁性器件在结构上用一个磁性器件来实现,经过优化设计,磁芯中的磁通变化量减小,从而降低磁芯损耗,减小磁芯体积.最后通过实验测试证实了改进后变流器所具有的优点.     

高压级联电池储能系统布局方案研究

高压级联电池储能系统布局关系到工程建设和运行维护的全过程.对电池簇和功率模块靠近布置、电池簇和功率模块分开布置两种方式,在损耗、热管理、电磁干扰、工程实施与维护方面的优劣进行比较.结果表明:电池簇和功率模块靠近布置方案连线短、损耗小,但电池和变流器热耦合强,适合需要移动部署的场合;电池簇和功率模块分开布置方案连线多、损...     

六盘水供电局城中变电站主变压器经济运行方式的分析与讨论

变压器在传输功率过程中其自身要产生功率损耗(即空载损耗和负载损耗的总和)，变压器由于制造工艺等原因，导致技术参数不一样，损耗也不同。变压器不同的运行方式(即运行变损小的变压器、运行变损大的变压器、二台变压器共同运行)将产生很大的区别，并决定损耗的大小。在保证变压器安全     

基于温升要求上限的开关电源变压器优化设计

磁性元件占据了开关电源的很大部分重量和体积,提高磁性元件的功率密度是开关电源设计不懈追求的目标。所谓优化设计,就是在满足元件温升要求条件下,选用最小体积的磁芯,设计最合理的绕组,使得设计的元件功率密度最高。通过对开关电源变压器功率损耗的研究,构建了变压器损耗模型,推导出最小功率损耗的计算方法,提出一套优选磁芯和基于温升要求上限的设计方法。通过设计一台50KHz,2.8KW开关电源变压器,测试结果表明,该方法设计的变压器功率密度明显提高。     

多绕组风力发电机主动缺相运行变流器效率分析

对风力发电机主动缺相运行时相应的电力电子功率变换电路进行了研究。根据变流器中IGBT、反并联二极管等开关器件,以及滤波电容、电感等无源器件的工作特性,建立单元器件的功率损耗模型,进而把相应的损耗模型应用到多绕组定子永磁电机发电系统对应变流器的两种拓扑结构中,在电机不同运行方式、不同输出功率、不同变流器拓扑结构等情况下,对变流器的功率损耗及相应的运行效率进行分析。结果显示,在不同的负载率下,适当采用主动缺相运行方式可有效降低系统功率损耗、提高运行效率。     

双馈抽水蓄能机组用中点箝位式三电平变流器损耗与结温分布

针对双馈抽水蓄能机组(DFPSU)运行工况转换频繁,分析不同运行工况下中点箝位式(NPC)三电平变流器功率器件损耗及结温分布。基于DFPSU运行特点,以机侧变流器单相桥臂功率模块为例,研究了不同运行工况下各个功率器件开关动作和电流通路,理论上分析了器件损耗分布不均现象;基于功率器件导通损耗和开关损耗计算模型,建立其热网络等效电路和结温计算模型,考虑DFPSU控制策略,并基于PLECS平台建立了NPC三电平变流器功率器件电热耦合仿真模型;对机组在发电、电动和调相运行工况下的器件损耗和结温分布进行仿真。理论分析与仿真结果表明,不同运行工况下器件损耗不同,变流器中间位置的主开关和箝位二极管的损耗和平均结温最大,且机组在同步转速点附近器件结温波动最大。     

永磁直驱风力发电系统中两电平与三电平变流器比较

永磁直驱风力发电系统在低压等级下多采用两电平变流器并联运行,而在中压等级下采用三电平变流器较为合适.从系统输出性能和损耗2个方面对两电平与三电平变流器在永磁直驱风力发电系统中的应用进行了综合比较.建立了变流器功率器件和滤波电感的损耗模型,根据两电平和三电平变流器的工作原理,得出了一套实用的损耗计算公式.仿真和实验结果表...     

分布式直流并网变流器母线电压稳定性分析与电机效率优化控制

从功率平衡的角度对分布式直流并网变流器的母线电压稳定性问题进行了分析,基于永磁风力发电机的损耗模型,并以机侧PWM变流器输出功率为优化目标函数,得到了考虑母线电压稳定的永磁风力发电机效率优化方法。通过增加直流侧卸荷电路,并以功率变化量作为其工作的控制条件很好地处理了分布式直流并网变流器的母线电压波动问题,提高了整个系统的稳定性和运行效率。仿真结果和分析表明了方法的有效性。     

大功率三电平中点箝位变流器损耗特性分析

随着大功率变流器容量的提升,功率器件的损耗也逐步增加,从而导致系统的散热及可靠性问题变得更加突出。本文分析了基于IGCT器件的三电平中点箝位变流器各部分损耗的理论计算方法。考虑高压大电流条件下器件电压及电流谐波含量对损耗计算的影响,本文通过电压及电流瞬时值计算功率器件通态损耗、开关损耗,以及缓冲电路损耗,实现变流器系统损耗的准确计算,为大功率变流器不同拓扑结构和调制策略的效率优化分析打下基础,也为系统散热设计提供参考基准。基于负载功率自循环老化原理,本文通过仿真和实验验证损耗计算模型及仿真平台的正确性和有效性,在工程实践上具有一定的实用性。     

低地板轻轨车牵引变流器通风散热设计

采用强迫风冷的变流器必须进行通风散热设计,选用通风机需要考虑的因素为其风量和风压,风量取决于变流器功率损耗,风压与箱体风道设计有关,根据风量确定风机后.风压决定风机的实际工作点;选用散热器的依据为散热器热阻,热阻值取决于通风条件和变流器功耗.对轻轨车牵引变流器功率损耗进行了计算,分析了功率损耗与所需风量以及散热器热阻之间的关系,并通过专业软件fluent,对箱体风道进行CFD仿真和设计,进而结合相关国家标准选择了合适的通风机和散热器.实验结果表明,风道设计以及通风机和散热器的选择合理,符合要求.     

耐高温变换器研究进展及综述

耐高温变换器在多电飞机、电动汽车和石油钻井等恶劣环境中具有十分重要的应用价值。碳化硅功率器件具有高结温工作能力、较低损耗以及良好的温度稳定性,有利于实现耐高温变换器。首先简要阐述了耐高温变换器的应用领域和SiC基耐高温变换器各组成部分的技术发展现状,再介绍了SiC基耐高温变换器应用实例,最后探讨了SiC基耐高温变换器的关键问题和发展前景。     

永磁体预偏磁功率电感永磁结构分析

磁元件在各种功率变换器中一直有着不可替代的作用,如电感在电路中起到储能、滤波等作用,并且其体积占据的比重也较大,因此磁元件的优化设计备受关注,永磁体偏磁技术的出现为其开辟了一条新的途径。永磁体偏磁技术不仅可以提高磁元件的抗饱和能力,也有助于减小磁元件的体积。针对现有偏磁方案的不足,以Boost电感为例,建立电感的磁路模型进行分析,得到电感各个磁路上的参数设计要求,防止磁芯退磁,提高电感元件工作的稳定性,最终设计出新型的偏磁方案模型。对比几种优化结构,采用钕铁硼作为永磁体材料,用高饱和磁密的磁芯材料把永磁体和电感磁芯隔离开,避免局部饱和,并且当支路磁芯体积较大、永磁体夹在两个支路磁芯中间时,该结构的效果较好。同时还对引入短路环进行损耗分析。当下功率变换器不断朝着轻量化、小型化、高功率密度化方向发展,永磁体预偏磁技术为其增加了更多的可能性。     

An investigation of flying capacitor converter for circuit integration

Output power density of power converters has been increased. In power converters with lower harmonic distortion and lower electromagnetic interference (EMI) which are required in many applications, bulky harmonic and EMI filters are usually connected. The volume of the harmonic filters can be reduced by increasing the switching frequency. However, higher switching frequency will cause larger switching loss and severe EMI. As another approach, there is possibility of intrinsic elimination of harmonics and EMI by introducing multilevel converters. However, as the number of levels increases, the number of circuit components will exceed the practical limit of the implementation. Thus, from a practical viewpoint, the main circuit and related circuits should be integrated. However, it has not been clarified which multilevel topology is suitable for circuit integration. In addition, the effectiveness in reducing total device loss considering chip size has not been evaluated. In this paper, the advantage of a flying capacitor multilevel topology for circuit integration is clarified by theoretical and experimental investigations. Also, the total device loss and chip size of the flying capacitor converter are estimated. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

变流器开路故障下永磁直驱风电系统运行分析

变流器是永磁直驱风电系统中故障率最高的器件,文中针对变流器故障后系统运行特性的变化,在变流器数学模型的基础上,深入分析变流器中一个开关管发生开路故障后的工作情况。研究表明:一个开关管发生开路故障后系统可持续运行,但会影响该变流器的正常工作,引起对应侧电流波形畸变。在MATLAB/Simulink环境下建立永磁直驱风电系统模型,并搭建永磁直驱风力发电实验平台,分别在3种不同的开路故障下进行仿真和实验,围绕机侧和网侧电流、直流母线电压、有功输出比例、总谐波畸变率,评估故障对系统运行特性的影响。根据仿真和实验结果得出变流器开路故障特征:一个变流器的开路故障对另一侧的正常运行影响较小,但故障器件对应侧的相电流出现波形畸变。     

开关变换器功率电感磁损建模及应用

以Buck、Boost变换器为例,根据磁损分离模型理论和开关变换器电路工作特征,提出一种简化的功率电感磁芯损耗计算模型。无需依赖任何磁性材料系数,仅利用一组正弦激励磁芯损耗数据就可预测Buck、Boost变换器在不同占空比下的磁损。该模型可有效体现不同因素对磁损的具体影响,通过实验测试数据验证了所提计算模型的正确性。     

一种新型高效率的服务器电源系统

具有宽输入电压范围的服务器电源系统南功率因数校正(PFC)级和DC-DC级组成。为了提高PFC级在低压输入时的效率,可以适当降低其输出电压。此时在整个输入电压范围内母线电压的变化较大,后级变换器的拓扑选择和设计就显得尤为重要。复合式全桥三电平变换器(HFB TL)的特点是功率器件电压应力低、环流能量少和输出滤波电感小,适用于宽输入电压范围。本文从器件应力、磁性元件尺寸和损耗分布三方面比较了传统的移相控制全桥变换器(PS FB)和HFB TL变换器。并与PFC级变换器组合,构成三种服务器电源的整机方案。最后研制三台原理样机,对三种整机方案进行了实验验证。     

基于双向DC/DC变换器的单级逆变拓扑研究

单级式逆变器较传统的两级式逆变器结构简单、所用器件少、成本低、可靠性高,而且减少了同时高频开关工作的器件数目,降低了开关损耗,在中小功率应用场合具有明显的优势.本文提出一类新的隔离型单级逆变电路拓扑,它由两个双向DC/DC隔离变换器电路组合而成,包括Flyback、隔离Cuk、隔离Sepic 3种类型.对这类单级隔离逆变电路的工作原理及控制策略进行了理论和仿真分析研究,并在100VA 27VDC/115V400Hz单级式反激逆变器样机上进行了实验验证.实验结果与仿真结果一致,验证了该类电路和控制方案的可行性.     

An Investigation of Size‐Reduction Effects in High Power Density Boost Converters with a Magnetic Coupling

The dc–dc converter using integrated magnetic components that may achieve high power density has gained attention in environmentally friendly cars such as electric vehicles and hybrid electric vehicles. This paper focused on interleaved boost converters using close‐coupled inductors (CCIs) and loose‐coupled inductors (LCIs) that are the integrated magnetic components. Following, detailed electromagnetically analysis for these circuit types were conducted in order to calculate volume of inductors and capacitors that are occupied the large part of space in the converters. The total volume of inductors and capacitors in these circuits were demonstrated clearly through comparison with conventional circuits such as an interleaved boost converter and a single‐phase boost converter. As a result, it became clear that interleaved boost converter using LCIs was effective for miniaturization of total volume. Furthermore, duty ratio of the minimum volume of CCI method is different from the duty ratio of the minimum volume of LCI method.     

基于反激变换器的单级式DC/AC逆变器

单级式逆变器较传统的两级式逆变器,拓扑结构大大简化,减少了同时工作的开关器件的数目,降低开关损耗,在中小功率场合中的应用具有明显的优势.本文提出了一种新型的单级式隔离逆变电路-反激逆变器,文中对该电路的工作原理及控制策略进行了详细的分析,针对该电路过零点畸变问题提出了解决方法,并给出了电路主要参数的选取依据.最后通过仿真和实验验证了该新型电路的可行性.